CN102905455A - 对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体*** - Google Patents

对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体*** Download PDF

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郑旭
司晓蕾
陈致力
黄�俊
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Abstract

本发明公开了一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***。两个U型管状金属电极的开口向上，分别通过插销孔固定在底架的两块垂直板内侧间，其底部开有一排小通孔，两个转动电极位于各自金属电极的正下方，并通过皮带相连，一个转动电极与电动马达通过另一皮带相连，流量计的一端与惰性气体源相连，另一端与内装有反应单体的三口***进口端连接，出口端分别与两个金属电极的一端连接，三口烧瓶放在水浴锅中，两个金属电极的另一端封口和两个转动电极的一端均与高压电源电连接。本发明能同时实现对材料表面的电晕处理和等离子体聚合改性，可有效降低真空等离子体需要昂贵真空***所带来的成本，并能连续大批量的对材料进行处理。

Description

对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***
技术领域
本发明涉及一种等离子体***，尤其是涉及一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***。
背景技术
近年来，低温等离子体应用于材料的表面处理技术研究十分活跃，经过该方法处理的材料仅涉及表面，不破坏材料自身的性质，使材料表面特性得以改善而达到理想的应用效果。但是，多数低温等离子体是在真空条件下产生的，应用于工业生产时存在两个重要缺陷：一是效率低，难以连续生产；二是需要复杂的真空***，价格昂贵。因而，大气压条件下的亚辉光等离子体处理技术因其能克服以上缺点而越来越受到科研工作者的注意。传统的等离子体处理效果存在诸多不足，例如普通介质阻挡放电等离子体通常由一些具有较高能量密度的放电细丝组成，难以对材料进行均匀处理，而且稳定性差，易转变成弧光放电，损坏材料，尤其是有机材料。大气压辉光放电等离子体虽然能对材料实现均匀改性，但是处理面积太小，很难应用于工业生产中。如果能设计一种新型的大面积常压亚辉光等离子体材料处理***，就可以对材料进行稳定、均匀、连续的处理。此外，该等离子体处理***可同步对材料进行电晕预处理和等离子体聚合改性（接枝聚合改性或沉积聚合改性），从而显著提高了材料的改性效果，使该技术的工业化成为可能。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括惰性气体源、流量计、三口烧瓶、两个U型管状金属电极、四个插销、高压电源、两个转动电极、两根皮带、电动马达和速度调控器；两个U型管状金属电极的开口向上，分别通过插销孔固定在底架的两块垂直板内侧间，两个U型管状金属电极底部开有一排小通孔，两个转动电极分别设置在底架的两块垂直板内侧的孔中，两个转动电极平行位于各自U型管状金属电极的正下方，两个转动电极之间通过一根皮带相连，其中任意一个转动电极与设置在底架上的电动马达通过另一根皮带相连，速度调控器与电动马达电连接，流量计的一端与惰性气体源相连，流量计的另一端与内装有反应单体的三口***进口端连接，三口***出口端分别与两个U型管状金属电极的一端连接，三口烧瓶放在水浴锅中，两个U型管状金属电极的另一端封口后与高压电源电连接，两个转动电极的一端与高压电源电连接。
所述的两个U型管状金属电极底部的一排小通孔，从U型管状金属电极进气端开始的小孔孔径向外依次增大。
本发明具有的有益效果是：
本发明是采用可调放电间距的U型中空金属管作为电极的新型大气压介质阻挡放电装置，对于处理不同类别的材料，可以通过调整放电间距来达到最好的处理效果。而且，由于U型管状金属电极钻有微孔，所以此装置能同时实现对材料表面的电晕处理和等离子体聚合改性，此U型管状金属电极上所钻的微孔从进气端开始孔径依次递增，因此能使每个微孔喷出的微等离子体炬更为均匀，在材料表面得到的聚合物薄膜也更为均匀。本发明可有效降低真空等离子体需要昂贵真空***所带来的成本，并能连续大批量的对材料进行处理，为实现商业化运作创造了条件。
附图说明
附图是本发明装置的结构示意图。
附图中：1、惰性气体源，2、流量计，3、反应单体进气***，4、两个U型管状金属电极，5、插销，6、高压电源，7、两个转动电极，8、两根皮带，9、电动马达，10、速度调控器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如附图所示，包括惰性气体源1、流量计2、三口烧瓶3、两个U型管状金属电极4、四个插销5、高压电源6、两个转动电极7、两根皮带8、电动马达9和速度调控器10。两个U型管状金属电极4的开口向上，分别通过插销5孔固定在底架的两块垂直板内侧间，两个U型管状金属电极4底部开有一排小通孔，两个转动电极7分别设置在底架的两块垂直板内侧的孔中，两个转动电极7平行位于各自U型管状金属电极4的正下方，两个转动电极7之间通过一根皮带8相连，其中任意一个转动电极7与设置在底架上的电动马达9通过另一根皮带8相连，速度调控器10与电动马达9电连接，流量计2的一端与惰性气体源1相连，流量计2的另一端与内装有反应单体的三口烧瓶3的进口端连接，三口烧瓶3的出口端分别与两个U型管状金属电极4的一端连接，三口烧瓶3放在水浴锅中，两个U型管状金属电极4的另一端封口后与高压电源6电连接，两个转动电极7的一端与高压电源6电连接。
所述的两个U型管状金属电极4底部的一排小通孔，从U型管状金属电极4进气端开始的小孔孔径向外依次增大。使每个小孔喷出的微等离子体炬更为均匀，因此在织物或聚合物薄膜表面得到的聚合物薄膜也更为均匀。
所述的惰性气体源1为氩、氦或氮。
高压电源6电压为5～8千伏。
两个U型管状金属电极4金属材料。
两个转动电极7外层均涂覆有硅橡胶。
两个U型管状金属电极4由插销固定在两垂直板内侧间，且与各自转动电极7之间的距离可调。
把待处理的织物材料放置于U型管状金属电极4和转动电极7之间，先用惰性气体将反应单体进气***3和U型管状金属电极4里的空气排出，松开插销5调节U型管状金属电极4和转动电极7之间的距离，拧紧插销5固定U型管状金属电极4，然后通过流量计调节惰性气体流量使其达到放电要求的流速，通常保持在0.2-0.8 m3/小时，并把高压电源6调节到六千伏电压，就会在U型管状金属电极4和转动电极7之间形成一系列的微等离子体炬。首先，经过等离子体表面改性，空气中的氧气和水等被电离成许多活性粒子，与被处理的材料之间发生物理化学作用，在材料表面进行刻蚀并引入许多极性基团，提高了表面能，有利于提高后续聚合物薄膜能与改性基体材料紧的结合强度。然后，惰性气体和反应单体进入放电区域，产生微等离子体炬，在材料表面形成聚合物薄膜。此外，可根据需要换用不同的反应单体来实现材料表面性能的多样化。
通过浮子流量计控制反应单体进入U型管状金属电极4的含量，反应单体被等离子体炬活化后就可启动电动马达9对连续运转的材料进行表面改性。另外，可通过控制气体流量来控制聚合速率，通过调整U型管状金属电极4和转动电极7之间的距离来控制放电强度，通过调节速度调控器10来控制对材料的处理时间。

Claims (3)

1.一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***，其特征在于：包括惰性气体源、流量计、三口烧瓶、两个U型管状金属电极、四个插销、高压电源、两个转动电极、两根皮带、电动马达和速度调控器；两个U型管状金属电极的开口向上，分别通过插销孔固定在底架的两块垂直板内侧间，两个U型管状金属电极底部开有一排小通孔，两个转动电极分别设置在底架的两块垂直板内侧的孔中，两个转动电极平行位于各自U型管状金属电极的正下方，两个转动电极之间通过一根皮带相连，其中任意一个转动电极与设置在底架上的电动马达通过另一根皮带相连，速度调控器与电动马达电连接，流量计的一端与惰性气体源相连，流量计的另一端与内装有反应单体的三口***进口端连接，三口***出口端分别与两个U型管状金属电极的一端连接，三口烧瓶放在水浴锅中，两个U型管状金属电极的另一端封口后与高压电源电连接，两个转动电极的一端与高压电源电连接。
2.根据权利要求1所述的一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***，其特征在于：所述的两个U型管状金属电极底部的一排小通孔，从U型管状金属电极进气端开始的小孔孔径向外依次增大。
3.根据权利要求1所述的一种对织物或聚合物薄膜连续聚合改性的大气压等离子体***，其特征在于：所述的惰性气体源为氩、氦或氮。
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